Question

7．硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料，可用不同的方法制得硫酸銅．
Ⅰ．將適量濃硝酸分多次加到銅粉與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應(yīng)完全，通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖1、2所示），把硫酸銅晶體用小火慢慢加熱即得無水硫酸銅．
（1）圖1分液漏斗內(nèi)裝的液體是濃硝酸．圖2是圖1的改進(jìn)裝置，與圖1相比，圖2裝置的明顯優(yōu)點(diǎn)是防止倒吸、有害氣體能被完全吸收．
（2）用制得的無水硫酸銅檢驗(yàn)?zāi)畴p氧水中是否含水時(shí)，除了發(fā)現(xiàn)固體變藍(lán)外，還發(fā)現(xiàn)該雙氧水中有氣泡產(chǎn)生，對(duì)此你有何猜想銅離子對(duì)雙氧水分解有催化作用．．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸與銅反應(yīng)，以進(jìn)一步制取少量NaHSO₃，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示：
請(qǐng)回答：
（3）實(shí)驗(yàn)中取一定量Cu片和一定量濃H₂SO₄放在圓底燒瓶中共熱，至反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)后的溶液中加入足量的CuO，過濾后將濾液加熱濃縮，冷卻結(jié)晶制得硫酸銅晶體（CuSO₄•xH₂O）．某小組同學(xué)采用加熱法測(cè)定該晶體里結(jié)晶水x的值．
①請(qǐng)寫出裝置甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②加熱法測(cè)定該晶體里結(jié)晶水x的值，結(jié)晶水完全失去的判斷方法是兩次稱量不超過0.1g；
③如表是三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值

坩堝質(zhì)量	坩堝與晶體總質(zhì)量	加熱后坩堝與固體總質(zhì)量
11.7g	23.3g	19.7g

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出x的實(shí)測(cè)值為4．
（4）下列說法正確的是bd（填序號(hào)）．
a．甲裝置使用的玻璃儀器有：酒精燈、玻璃管、長(zhǎng)頸漏斗、圓底燒瓶
b．KMnO₄溶液用于尾氣處理
c．當(dāng)把品紅溶液滴入到錐形瓶中，若品紅不褪色，說明無NaHSO₃產(chǎn)生
d．當(dāng)把品紅溶液滴入到錐形瓶中，若品紅褪色，說明NaOH已完全轉(zhuǎn)化為NaHSO₃
e．若把品紅溶液換成酸性高錳酸鉀溶液，并滴入到錐形瓶中，不顯紫紅色，說明NaOH已完全轉(zhuǎn)化為NaHSO₃

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意將適量濃硝酸分多次加到銅粉與稀硫酸的混合物中，分液漏斗中應(yīng)為濃硝酸，濃硝酸被還原生成二氧化氮，隨著濃度的降低，有NO生成；圖2中中間的裝置可防止倒吸，并發(fā)生氮的氧化物與堿的反應(yīng)，使得氮的氧化物完全吸收；
（2）雙氧水中有氣泡產(chǎn)生，說明生成氧氣，在催化作用下分解；
（3）①銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
②加熱至恒重，兩次稱量質(zhì)量不超過0.1g；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算硫酸銅和結(jié)晶水的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算x值；
（4）a、裝置中是分液漏斗；
b、高錳酸鉀溶液可以吸收二氧化硫；
c、溶液中如果溶有SO₂，則品紅褪色，若無SO₂則不褪色，但并不能說明無NaHSO₃；
d、溶液中如果溶有SO₂，則品紅褪色，SO₂過量與NaOH反應(yīng)生成NaHSO₃；
e、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫都可以和高錳酸鉀反應(yīng)．

解答 解：（1）由將適量濃硝酸分多次加到銅粉與稀硫酸的混合物中可知，分液漏斗中應(yīng)為濃硝酸，
由裝置比較可知，裝置2中多出的裝置能使溶液與導(dǎo)管不直接接觸，防止倒吸，同時(shí)NO與氧氣及堿反應(yīng)，使有害氣體能被完全吸收；
故答案為：濃硝酸；防止倒吸、有害氣體能被完全吸收；
（2）雙氧水中有氣泡產(chǎn)生，說明生成氧氣，在催化作用下分解；
故答案為：銅離子對(duì)雙氧水分解有催化作用；
（3）①銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
故答案為：Cu+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)基本操作，物質(zhì)加熱失水至恒重最后兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g；
故答案為：兩次稱量不超過0.1g；
③該實(shí)驗(yàn)晶體的質(zhì)量為23.3g-11.7g=11.6g，硫酸銅的質(zhì)量為19.7g-11.7g=8.0g，水的質(zhì)量為，11.6g-8.0g=3.6g，則n（CuSO₄）=$\frac{8.0g}{160g/mol}$=0.05mol，n（H₂O）=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，所以x=$\frac{0.2mol}{0.05mol}$=4；
答案為：4；
（4）a．甲裝置使用的玻璃儀器有：酒精燈、玻璃管、分液漏斗、圓底燒瓶，故a錯(cuò)誤；
b．KMnO₄溶液用于尾氣處理，二氧化硫是污染性氣體不能排放到大氣中，高錳酸鉀溶液可以吸收二氧化硫，故b正確；
c．當(dāng)把品紅溶液滴入到錐形瓶中，溶液中如果溶有SO₂則品紅褪色，若無SO₂則不褪色，但并不能說明無NaHSO_，3．故c錯(cuò)誤；
d．當(dāng)把品紅溶液滴入到錐形瓶中，若品紅褪色，說明溶液中含有二氧化硫，過量的二氧化硫和氫氧化鈉全部反應(yīng)，說明NaOH已完全轉(zhuǎn)化為NaHSO₃，故d正確；
e．若把品紅溶液換成酸性高錳酸鉀溶液，并滴入到錐形瓶中，不顯紫紅色，高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)，其中亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫都可以和高錳酸鉀反應(yīng)，不能說明NaOH已完全轉(zhuǎn)化為NaHSO₃，故e錯(cuò)誤；
故答案為：bd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查銅與濃硫酸的反應(yīng)，涉及物質(zhì)的性質(zhì)與現(xiàn)象、常見的實(shí)驗(yàn)操作，化學(xué)計(jì)算，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是解題關(guān)鍵，題目難度中等．